(57)【要約】【課題】  異方性の加工によりオーバエッチングを生じることなくマスク幅内の加工底面を平坦に加工でき、微細加工が可能なパターン加工方法及びパターン加工装置を提供する。【解決手段】  基板２の表面にマスク２を設け、該基板２の表面に微粒の研磨材を含む液体ｗをノズル５から噴射してパターンを加工する。パターン加工装置１は、表面にマスク２が設けられた基板３を載置する載置台４と、該載置台４の上方から前記基板３の表面に微粒の研磨材を含む液体ｗを噴射してパターンを加工するノズル５と、該ノズル５に前記液体ｗを供給する液体供給手段６と、前記載置台４及びノズル５の少なくとも一方を所定の方向に移動可能な移動機構７とを備える。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にマスクを設け、該基板の表面に微粒の研磨材を含む液体をノズルから噴射してパターンを加工することを特徴とするパターン加工方法。
【請求項２】
前記ノズルの略中心が前記マスクのマスク幅の側面に交互に位置するようにノズル又は基板を左右に移動させてパターンを加工することを特徴とする請求項１記載のパターン加工方法。
【請求項３】
前記ノズルが前記マスクのマスク幅の側面に対して傾斜して向くようにノズルを左右に揺動させるか、又はノズルを傾斜させた状態でパターンを加工することを特徴とする請求項１記載のパターン加工方法。
【請求項４】
前記ノズルを基板の表面に接近させた状態で粗加工を行った後、ノズルを基板の表面から遠ざけた状態で仕上げ加工を行うことを特徴とする請求項１記載のパターン加工方法。
【請求項５】
前記ノズルを口径の大、中、小の順に用いて粗加工、粗仕上げ加工、精密仕上げ加工を行うことを特徴とする請求項１記載のパターン加工方法。
【請求項６】
前記マスクが、被加工部に対応して形成される硬質樹脂製の第１マスク部と、非加工部に対応して形成される軟質樹脂製の第２マスク部とからなり、第１マスク部が前記液体の噴射により削除され、第２マスク部がその弾性により研磨材の衝突を吸収することを特徴とする請求項１記載のパターン加工方法。
【請求項７】
前記液体が、純水に研磨材としてのアルミナ粉末及び微量の硝酸を加えてなることを特徴とする請求項１記載のパターン加工方法。
【請求項８】
前記基板表面の銅又はシリコンにパターンを加工することを特徴とする請求項１記載のパターン加工方法。
【請求項９】
表面にマスクが設けられた基板を載置する載置台と、該載置台の上方から前記基板の表面に微粒の研磨材を含む液体を噴射してパターンを加工するノズルと、該ノズルに前記液体を供給する液体供給手段と、前記載置台及びノズルの少なくとも一方を所定の方向に移動可能な移動機構とを備えたことを特徴とするパターン加工装置。
【請求項１０】
前記基板表面の銅又はシリコンにパターンを加工することを特徴とする請求項８記載のパターン加工装置。
【請求項１１】
前記ノズルと基板間の距離が０．５〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項８記載のパターン加工装置。
【請求項１２】
前記載置台又はノズルの移動速度が０．０５〜１００ｍｍ／秒であることを特徴とする請求項８記載のパターン加工装置。
【請求項１３】
前記ノズルの口径が０．１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項８記載のパターン加工装置。
【請求項１４】
前記液体が純水に研磨材としてアルミナ粉末を加えてなる場合、該アルミナ粉末の混合比が５〜３０％であることを特徴とする請求項８記載のパターン加工装置。
【請求項１５】
前記液体が純水に研磨材としてアルミナ粉末を加えてなる場合、該アルミナ粉末の粒子径が１〜１０μｍであることを特徴とする請求項８記載のパターン加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体ホーニング工法を利用して基板にパターンを加工するパターン加工方法及びパターン加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被加工物である基板にパターンを加工する技術としては、ドライエッチングやウエットエッチングが一般的に知られている。また、それぞれの欠点を補うためにドライエッチング後にウエットエッチングを行う銅配線の製法及び製造装置が提案されている（特開平２−８３９３０号公報参照）。
【０００３】
一方、低コストで且つ高いアスペクト比でパターン等を加工するために、被加工物の加工面に保護膜を設け、ノズルから砥粒をこの保護膜の上に噴射するドライブラスト加工を行い、保護膜を貫通して被加工物にパターン等を加工するブラスト加工方法が提案されている（特開２００２−２８８６７号公報参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−８３９３０号公報
【特許文献２】特開２００２−２８８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、インターポーザプロセスにおいては、デバイスの応答性の向上を図るべく、配線抵抗を小さくし且つ配線長を短くするために、複数の基板（パターン層）を積層して多層基板構造とすることが行われる。この場合、基板にパターンを形成ないし加工する方法としては、前記ドライエッチングやウエットエッチング、或いはブラスト加工方法がある。
【０００６】
しかしながら、ドライエッチングではパターン側壁への再付着という問題があり、ウエットエッチングでは等方性エッチングであるため、マスク下部のパターン側壁が大きく削れるオーバーエッチングを生じ易く、オーバーエッチングにより配線幅が狭くなって配線抵抗が大きくなる問題がある。また、マスク幅内の加工底面を平坦に加工することが難しく、微細加工が困難であり、例えば極薄膜銅基板へのパターン形成が困難であった。一方、前記ブラスト加工方法では、加工時に摩擦による熱や静電気が発生し、銅配線の酸化や帯電による不具合を招く問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、異方性の加工によりオーバーエッチングを生じることなくマスク幅内の加工底面を平坦に加工でき、微細加工が可能なパターン加工方法及びパターン加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のうち、請求項１の発明は、基板の表面にマスクを設け、該基板の表面に微粒の研磨材を含む液体をノズルから噴射してパターンを加工することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、前記ノズルの略中心が前記マスクのマスク幅の側面に交互に位置するようにノズル又は基板を左右に移動させてパターンを加工することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、前記ノズルが前記マスクのマスク幅の側面に対して傾斜して向くようにノズルを左右に揺動させるか、又はノズルを傾斜させた状態でパターンを加工することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、前記ノズルを基板の表面に接近させた状態で粗加工を行った後、ノズルを基板の表面から遠ざけた状態で仕上げ加工を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、前記ノズルを口径の大、中、小の順に用いて粗加工、粗仕上げ加工、精密仕上げ加工を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、前記マスクが、被加工部に対応して形成される硬質樹脂製の第１マスク部と、非加工部に対応して形成される軟質樹脂製の第２マスク部とからなり、第１マスク部が前記液体の噴射により削除され、第２マスク部がその弾性により研磨材の衝突を吸収することを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、前記液体が、純水に研磨材としてのアルミナ粉末及び微量の硝酸を加えてなることを特徴とする。なお、請求項１の発明においては、前記基板表面の銅又はシリコンにパターンを加工することが好ましい（請求項８）。
【００１５】
請求項９の発明は、表面にマスクが設けられた基板を載置する載置台と、該載置台の上方から前記基板の表面に微粒の研磨材を含む液体を噴射してパターンを形成するノズルと、該ノズルに前記液体を供給する液体供給手段と、前記載置台及びノズルの少なくとも一方を所定の方向に移動可能な移動機構とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
この場合、前記基板表面の銅又はシリコンにパターンを加工することが好ましい（請求項１０）。前記ノズルと基板間の距離は、０．５〜１００ｍｍであることが好ましい（請求項１１）。前記載置台又はノズルの移動速度は、０．０５〜１００ｍｍ／秒であることが好ましい（請求項１２）。前記ノズルの口径は、０．１〜１０ｍｍであることが好ましい（請求項１３）。前記液体が純水に研磨材としてアルミナ粉末を加えてなる場合、該アルミナ粉末の混合比は、５〜３０％であることが好ましい（請求項１４）。また、前記液体が純水に研磨材としてアルミナ粉末を加えてなる場合、該アルミナ粉末の粒子径は、１〜１０μｍであることが好ましい（請求項１５）。これらにより、パターンの加工性能が向上する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００１８】
請求項１の発明によれば、基板の表面にマスクを設け、該基板の表面に微粒の研磨材を含む液体をノズルから噴射してパターンを加工するため、異方性の加工によりオーバーエッチングを生じることなくマスク幅内の加工底面を平坦に加工でき、微細加工が可能で、例えば極薄膜銅基板へのパターン形成が可能となる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、前記ノズルの略中心が前記マスクのマスク幅の側面に交互に位置するようにノズル又は基板を左右に移動させてパターンを加工するため、マスク幅内の加工底面を平坦に効率良く加工できる。
【００２０】
請求項３の発明によればは、前記ノズルが前記マスクのマスク幅の側面に対して傾斜して向くようにノズルを左右に揺動させるか、又はノズルを傾斜させた状態でパターンを加工するため、マスク幅内の加工底面を平坦に効率良く加工できる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、前記ノズルを基板の表面に接近させた状態で粗加工を行った後、ノズルを基板の表面から遠ざけた状態で仕上げ加工を行うため、マスク幅内の加工底面を平坦に効率良く加工できる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、前記ノズルを口径の大、中、小の順に用いて粗加工、粗仕上げ加工、精密仕上げ加工を行うため、マスク幅内の加工底面を平坦に効率良く加工できる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、前記マスクが、被加工部に対応して形成される硬質樹脂製の第１マスク部と、非加工部に対応して形成される軟質樹脂製の第２マスク部とからなり、第１マスク部が前記液体の噴射により削除され、第２マスク部がその弾性により研磨材の衝突を吸収するため、第２マスク部が前記液体の噴射によって破壊されることが無く、いわゆる液体ホーニング工法によるパターンの加工を確実に行うことが可能となる。
【００２４】
請求項７の発明によれば、前記液体が、純水に研磨材としてのアルミナ粉末及び微量の硝酸を加えてなるため、いわゆる液体ホーニング工法による基板のパターン形成・加工が可能となり、また、微量の硝酸の添加により、アルミナ粉末が沈殿時に固まるのを防止することができる。
【００２５】
請求項９の発明によれば、表面にマスクが設けられた基板を載置する載置台と、該載置台の上方から前記基板の表面に微粒の研磨材を含む液体を噴射してパターンを加工するノズルと、該ノズルに前記液体を供給する液体供給手段と、前記載置台及びノズルの少なくとも一方を所定の方向に移動可能な移動機構とを備えているため、異方性の加工によりオーバーエッチングを生じることなくマスク幅内の加工底面を平坦に加工でき、微細加工が可能で、例えば極薄膜銅基板へのパターン形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を基に詳述する。図１は本発明の実施の形態であるパターン加工装置を概略的に示す図、図２は液体供給手段の一例を示す図、図３はマスクの形成及びパターンの加工を説明する図、図４はパターンを加工する一例を示す図、図５は加工底面の断面形状を説明する図である。
【００２７】
図１ないし図２において、１はパターン加工装置で、このパターン加工装置１は、表面にマスク２が設けられた被加工物である基板３を載置する載置台４と、該載置台４の上方から前記基板３の表面に微粒の研磨材（砥粒）を含む液体（スラリー）ｗを噴射してパターンを加工するノズル５と、該ノズル５に前記液体を供給する液体供給手段６と、前記載置台４及びノズル５の少なくとも一方、図示例では載置台４を所定の方向例えばｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に移動可能な移動機構７とを備えている。移動機構７としては、精密な移動制御が可能なプローバ（検査装置）の駆動機構を適用することができ、この駆動機構によれば、数μｍ単位の位置制御が可能となる。
【００２８】
また、パターン加工装置１は、複数枚の基板３を所定の間隔で多段に収納した収納容器８を載置する載置部９と、その載置部９の収納容器８から基板３を一枚ずつ取出し、アライメント機構１０を経由して前記載置台４上に搬送し、加工処理後の基板３を載置台４上から前記収納容器８に戻す搬送機構（図示省略）とを備えている。前記液体を噴射して加工を行う部分は液体の飛散を防止するために加工槽１１内に設けられている。加工槽１１内には基板３の表面に洗浄液例えば純水を噴射して洗浄するための洗浄用ノズル１２が設けられている。また、加工により生じた廃液は回収されるようになっている。
【００２９】
前記液体供給手段（液体供給系）６は、図２に示すように、液体ｗを収容した基タンク１３と、該基タンク１３から液体が供給されて交互に使用される２つの供給タンク１４，１４と、各供給タンク１４から供給ライン１５を介して液体をノズル５に圧送すべく各供給タンク１４に加圧用のガス例えば窒素ガスを供給するガスボンベ１６とを備えている。基タンク１３には攪拌機構１７が設けられている。加工槽１１には廃液を回収して基タンク１３に戻したり、或いは廃液回収タンク１８に送るためのポンプ１９を有する廃液回収ライン２０が接続されている。廃液を回収して再利用する場合、廃液のＰＨ値や加工レートなどから液体の交換時期を判断し、交換時期になったと判断したとき、廃液回収タンクに接続して新しい液体と交換する。また、基タンク１３には配管内に液体中の研磨材が沈殿しないように循環させるためのポンプ２１を有する循環ライン２２が接続されている。基タンク１３及び供給タンク１４には洗浄液供給タンク２３から洗浄液を圧送供給することが可能になっている。また、洗浄液供給タンク２３から前記洗浄用ノズル１２に洗浄液が供給されるようになっている。
【００３０】
前記液体ｗとしては、例えば純水に微粒の研磨材（砥粒）を加えたものであっても良い。研磨材としては、例えばアルミナ粉末を用いることができる。研磨材（例えばアルミナ粉末）の粒子径は、例えば１〜１０μｍ程度が好ましい。粒子径が１μｍを下回るとエッチングレートが低下し、１０μｍを超えると加工精度が低下するからである。この場合、混合比（重量比）は、例えば純水９５％とアルミナ粉末５％、純水８０％とアルミナ粉末２０％、或いは純水７０％とアルミナ粉末３０％とされる。すなわち、アルミナ粉末の混合比は５〜３０％が好ましい。混合比が５％を下回るとエッチンレートが低下し、３０％を超えると流速低下によりエッチングレートが低下するからである。前記液体は、アルミナ粉末が沈殿して固まり易いので、アルミナ粉末が固まるのを防止するために液体に微量の酸例えば硝酸を加えることが好ましい。この場合、混合比は、例えば純水７０％、アルミナ粉末２８％、硝酸２％とされる。
【００３１】
基板３としては、図３に示すように、例えばエポキシ樹脂からなるキャリアまたはシリコン基板２４の上面に銅箔又は銅膜２５を貼り付け又は成膜した銅基板が用いられる。この基板３の表面にはマスク２が設けられる。実施例のマスク２は、被加工部に対応して形成される硬質樹脂製の第１マスク部２ａと、非加工部に対応して形成される軟質樹脂製の第２マスク部２ｂとからなり、第１マスク部２ａが前記液体の噴射により削除され〔図３（ｃ）参照〕、第２マスク部２ｂがその弾性により研磨材の衝突を吸収するため、第２マスク部２ｂが前記液体の噴射によって破壊されることが無く、いわゆる液体ホーニング工法により基板３の銅箔（又は銅膜、以下同様）２５にパターンを加工することが可能になっている。第１マスク部２ａは例えばアクリル系樹脂のＵＶ硬化樹脂（日本合成化学製ALPHO  NIT1025）からなり、第２マスク部２ｂは例えばウレタン系樹脂からなる。先ず、基板３の表面に通常のマスク形成方法により第１マスク部２ａを形成した後〔図３（ａ）〕、該第１マスク部２ａのパターン溝内に軟質樹脂例えばウレタン系樹脂を充填して第２マスク部２ｂを形成すれば良い〔図３（ｂ）〕。
【００３２】
次にパターンの加工方法について説明する。パターンの加工を行う場合、図４の（ａ）に示すようにノズル５の中心をマスク２のマスク幅の略中心に位置させた状態で加工を行うと、液体が中心から周縁に向う流れにより加工底面２６が凹面状に加工されてしまい、マスク幅内の加工底面２６を平坦に加工することは難しい。そこで、マスク幅内の加工底面２６を平坦に効率良く加工するために、図４の（ｂ）及び（ｃ）に示すように前記ノズル５の略中心が前記マスク２のマスク幅の対向する側面２７に交互に位置するようにノズル５又は基板３を左右に移動させてパターンを加工する。図４の（ａ），（ｂ），（ｃ）の加工を合成すると図５の（ａ）に示すような加工形状となり、これにより同図の（ｂ）に示すように加工底面２６を平坦に加工することが可能となる。特に、微粒の研磨材を含む液体をノズル５から基板３の表面に噴射していわゆる液体ホーニング工法によりパターンの加工を行うため、異方性の加工が可能となり、オーバーエッチングを生じることなくマスク幅（加工溝２８）内の加工底面２６を隅部Ｅまで平坦に加工することが可能となり、微細加工が可能であり、例えば極薄膜銅基板へのパターン形成が可能となる。
【００３３】
前記ノズル５としては、口径が０．１〜１０ｍｍ程度のもの、例えば０．３ｍｍ程度のものが好ましい。口径が０．１ｍｍを下回ると処理面積が小さくなり、１０ｍｍを超えると加工精度が低下するからである。また、加工条件としては、液体（スラリー）の供給圧力が３〜７ｋｇ／ｃｍ２程度、基板の表面とノズル間の隙間が０．５〜１００ｍｍ程度、ノズル５又は基板３の移動速度が０．０５〜１００ｍｍ／秒程度が好ましい。ノズルと基板間の距離が０．５ｍｍを下回ると処理面積が小さくなり、１００ｍｍを超えるとエッチングレート及び加工精度が低下するからである。また、移動速度が０．０５ｍｍ／秒を下回ると処理面積が小さくなり、１００ｍｍ／秒を超えるとエッチングレートが低下するからである。銅箔の厚さは数μｍ〜１００μｍ程度である。加工溝２８の幅は１０〜１５０μｍ程度である。
【００３４】
図６〜図１１はパターンを加工する他の例を示す図である。前記実施例と同一部分は同一参照符号を付して説明を省略する。先ず、図６の実施例では、（ａ）だけでは加工底面２６が凹面状に加工されるため、（ｂ）及び（ｃ）に示すようにマスク幅の側面２７近傍を加工するときに口径の小さい（例えば０．１ｍｍ程度）ノズル５ｄを用いて加工する。これによりマスク幅側面近傍の加工面を集中的に研磨加工することができ、マスク幅内の加工底面２６を平坦に効率良く加工できる。
【００３５】
図７の実施例では、（ａ）の加工に加えて、（ｂ）に示すように前記ノズル５ｄが前記マスク２のマスク幅の側面２７に対して傾斜して向くようにノズル５ｄを左右に揺動させてパターンの加工（加工溝２８の研削）を行う。これによりマスク幅側面近傍の加工面を積極的に研磨加工することができ、マスク幅内の加工底面２６を平坦に効率良く加工できる。図８の実施例では、ノズル５ｄを左右に揺動させずに、ノズル５ｄを一方に傾斜させた状態でパターンの加工を行う。この場合も、マスク幅内の加工底面を平坦に効率良く加工できる。
【００３６】
ノズルを平面状に配置し、下方の基板の表面に研磨材を含む液体を噴射させるだけでは、十分な加工効果は期待できない。そこで、加工深さに合わせて基板３とノズル５間の距離ｈを例えば２〜１００ｍｍの範囲内で可変にする。図９の実施例では、（ａ）に示すように前記ノズル５を基板３の表面に接近させた状態で粗加工を行った後、（ｂ）に示すようにノズル５を基板３の表面から遠ざけた状態で仕上げ加工を行う。（ａ）では加工レートを大として粗加工を行うことができ、（ｂ）では液体（スラリー）が基板の表面に衝突する面積が大きくなり、研磨材（砥粒）の単位面積当たりの密度が小さくなるため、その分、微細なラインに研磨材が入り込み、異方性の加工でマスク幅内の加工底面を平坦に効率良く加工することが可能となる。
【００３７】
図１０ないし図１１の実施例では、口径が大（例えば２ｍｍ程度）のノズル５ａと、口径が中（例えば０．５ｍｍ程度）のノズル５ｂと、口径が小（例えば０．３ｍｍ程度）のノズル５ｃとを基板の搬送移動方向に順に配置し、前記ノズル５ａ，５ｂ，５ｃを口径の大、中、小の順に用いて粗加工、粗仕上げ加工、精密仕上げ加工を行う。なお、各ノズル５ａ，５ｂ，５ｃは、搬送移動方向に直交する方向に配置された各配管２９ａ，２９ｂ，２９ｃの下面に所定間隔で複数ずつ設けられている。特に、小口径のノズル５ｃによりマスク際の部分（加工底面の隅部）Ｅまで十分に加工を施すことができる。本実施例によっても、前記実施例と同様の効果を奏することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態ないし実施例を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態ないし実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。前記実施例では、基板３の表面にマスク２を形成する場合、第１マスク部２ａを形成した後、該第１マスク部２ａのパターン溝内に軟質樹脂例えばウレタン系樹脂を充填して第２マスク部２ｂを形成しているが、基板３の表面に、第１マスク部２ａを形成することなく、直接、第２マスク（軟質樹脂製のマスク）２ｂを形成しても良い。マスク２としては、感光剤を含むレジストマスクであっても良く、或いは、感光剤を含まないものであっても良い。本発明では、パターンを加工する基板の表面は銅に限定されず、例えばシリコン（Ｓｉ）であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態であるパターン加工装置を概略的に示す図である。
【図２】液体供給手段の一例を示す図である。
【図３】マスクの形成及びパターンの加工を説明する図である。
【図４】パターンを加工する一例を示す図である。
【図５】加工底面の断面形状を説明する図である。
【図６】パターンを加工する他の例を示す図である。
【図７】パターンを加工する他の例を示す図である。
【図８】パターンを加工する他の例を示す図である。
【図９】パターンを加工する他の例を示す図である。
【図１０】パターンを加工する他の例を示す図である。
【図１１】パターンを加工する他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  パターン加工装置
２  マスク
２ａ  第１マスク部
２ｂ  第２マスク部
３  基板
４  載置台
５  ノズル
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  ノズル
６  液体供給手段
ｗ  液体
【図１】
2005349513.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005349513.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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